باحثون يبنون روبوتًا من عدة أجهزة صغيرة مطبوعة ثلاثية الأبعاد

قام باحثون من معهد جورجيا للتكنولوجيا ببناء روبوت يتكون полностью من أجهزة صغيرة известة بـ “سمارتيكلز”. وتحدي هذه التقنية الجديدة الطريقة التقليدية لإنشاء الروبوتات من المحركات والبطاريات والمنفذات وأجزاء الجسم والأرجل والعجلات.

دعمت هذه الأبحاث الجديدة من قبل مكتب أبحاث الجيش والمنحة الوطنية للعلوم ومختبرات من جامعة نورث وسترن. ونشرت في مجلة ساينس روبوتيكس.

يمكن لهذه الجسيمات النشطة ثلاثية الأبعاد المطبوعة أن تؤدي فقط وظيفة تحريك ذراعيها. يتغير إمكانات هذه السمارتيكلز دائمًا عندما يكون هناك خمسة منها محصورين في دائرة. عندما يكونون معًا ، يتشكلون في نظام روبوتي يسمى “سупيرسمارتيكل” عن طريق اللمس المتبادل. ثم يتمكن هذا السупيرسمارتيكل من التحرك بشكل مستقل. إذا تمت إضافة مستشعر للصوت أو الضوء ، يمكن التحكم فيه من خلال المحفزات.

ما زالت هذه النظام في مرحلة بدائية ، ولكن فكرة إنشاء روبوتات من تجميع أجهزة صغيرة لها إمكانات كبيرة. توفر قدرات المجموعة ، ويمكن أن تؤدي إلى سيطرة ميكانيكية على الروبوتات الصغيرة. يمكن أن يؤدي تجميع الروبوتات الصغيرة أيضًا إلى حركة جديدة.

دان غولدن هو أستاذ في مدرسة الفيزياء في معهد جورجيا للتكنولوجيا.

“هذه روبوتات بدائية جدًا ، وسلوكها يهيمن عليه الميكانيكا وقوانين الفيزياء” ، قال. “لا نستطيع وضع سيطرة متقدمة واكتشاف وحوسبة عليها جميعًا. مع تصغير الروبوتات ، سنضطر إلى استخدام الميكانيكا ومبادئ الفيزياء للسيطرة عليها لأنها لن تمتلك مستوى الحوسبة والاكتشاف الذي نحتاجه للسيطرة التقليدية”.

كانت هذه الأبحاث مبنية على دراسة مسامير البناء التي سُكبت في حاوية ذات جوانب قابلة للإزالة. ثم أزال طالب الدكتوراه السابق وأستاذ حالي في جامعة كاليفورنيا سان دييغو ، نيك جرافيش ، جدران الحاوية لإنشاء هياكل يمكنها الوقوف بمفردها. أدرك أن الأجسام الميكانيكية يمكن وضعها معًا لإنشاء هياكل قادرة على فعل المزيد من مكوناتها الفردية.

“أصبح رؤية الروبوت المصنوع من روبوتات بدائية أخرى” ، قال غولدن. “يمكنك أن تتخيل صنع روبوت يمكنك تعديل معاملاته الهندسية قليلاً ، وما يظهر هو سلوكيات جديدة نوعيًا”.

قام ويل سافوي ، مساعد أبحاث تخرج ، بإنشاء سمارتيكلز مدفوعة بالبطارية من طابعة ثلاثية الأبعاد. كانت لديهم محركات ومستشعرات بسيطة وبعض القدرة على الحوسبة. بشكل فردي ، لا يمكن للسمارتيكلز فعل الكثير ، لكنهم قادرون على تغيير موقعهم والتفاعل مع بعضهم البعض عندما يتم وضعهم في حلقة.

“حتى لا يتمكن أي روبوت فردي من التحرك بمفرده ، يمكن للسحابة المكونة من عدة روبوتات التحرك لأنها تدفع نفسها بعيدًا وتتقلص لأنها تسحب نفسها معًا” ، وفقًا لغولدن. “إذا وضعت حلقة حول سحابة من الروبوتات الصغيرة ، يبدأون في دفع بعضهم البعض ، ويتحرك الحلقة الأكبر – ما نسميه سوبيرسمارتيكل – بشكل عشوائي”.

تعلم الباحثون أيضًا أنهم يمكن أن يتحكموا في حركة الروبوتات باستخدام مستشعرات الضوء. كانوا قادرين على إيقاف تحريك الذراعين بمجرد توجيه شعاع الضوء.

“إذا تم توجيه الفلاش بشكل صحيح ، يمكنك تسليط الضوء على الروبوت الذي تريد أن يكون غير نشط ، وهذا يؤدي إلى تحرك الحلقة نحو أو بعيدًا عنها ، على الرغم من أن لا روبوتات تم برمجتها للحركة نحو الضوء” ، أضاف غولدن. “سمح ذلك بتحويل المجموعة بطريقة بدائية و随عية”.

ستساعد هذه التطورات الجديدة في إنشاء روبوتات السرب المكونة من عدة أجهزة صغيرة. يمكن تعديلها بحيث تكون مفيدة في مجموعة متنوعة من الحالات والتطبيقات المختلفة. كما أبدت الجيش الأمريكي اهتمامًا بمشروع جديد منذ أن يمكنه مساعدة إنشاء روبوتات قابلة للتغيير الشكل يمكنها تغيير أوضاعها ووظائفها.